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(共26张PPT)
义务教育2024 八年级全一册
第五单元　物联网应用探索
第22课：健康生活新设备
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第22课：健康生活新设备
学习
目标
了解物联网在生活中的应用。
通过身高记录仪系统的实践探索，掌握利用物联网解决问题的方法，并能迁移应用于解决其他问题。
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第22课：健康生活新设备
问题情境
导入
新课
平时家人会用什么工具关注健康？（体温计、血压计、体重秤……）
你见过哪些更 “智能” 的健康设备？（手环、手表、智能床垫……）
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第22课：健康生活新设备
学习内容
二、身高记录仪系统实践
一 、探索物联网在生活中的应用
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一、探索物联网在生活中的应用
日常生活中,物联网技术已经悄然融入社会的每一个角落,让人们的生活变得越来越便捷,也为人们健康生活带来了许多新的可能。近年来,各种新型健康设备不断涌现,如物联手环、物联体重秤、物联跑步机等。
物联手环
物联体重秤
物联跑步机
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二、身高记录仪系统实践
为了解学生的体质健康状况,学校会定期测量学生的身高。传统的测量主要依靠教师人工完成。
改造前
改造后
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二、身高记录仪系统实践
提出解决方案
动手实践
如何利用物联网技术改进测量身高的方式 能否设计一个身高记录仪
系统
1.观察课本书的图22.2,与传统身高测量工具相比,基于物联网的身高记录仪系统有哪些优势
2.分析身高记录仪系统要实现的功能,以及测量身高数据的方法。
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二、身高记录仪系统实践
3.按照物联系统的四个工作环节,细化身高记录仪系统的功能,并选择相应的软硬件。
4.设计算法,绘制流程图。
1.物联网身高记录仪系统具备的代势有( )
A.能够自动收集和处理数据,提高了身高测量的自动化程度
B.测量误差较小
C.容易受到人为因素的影响
D.降低人力成本投入
任务单
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二、身高记录仪系统实践
2.把需要实现的功能和所需数据填入表22.1。
表22.1功能和数据
功能 数据
3.按照所学物联系统的四个工作环节,分析身高记录仪系统每个环节的功能实现,并从下列选项中选择物联实验设备和软件,填写表22.2
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二、身高记录仪系统实践
表22.2系统需求分析
环节 功能描述 所需软硬件
采集数据
传输与存储数据
分析与处理数据
反馈与控制
A.温湿度传感器
B.光敏传感器
C.超声波传感器
D.红外热释电传感器
E.称重传感器
F.舵机， G.风扇
H.LED灯， L.蜂鸣器
J.电子表格软件， K. Python编程工具
L.图形化编程工具， M.在线MQTT服务器
N.本地MQTT服务器
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二、身高记录仪系统实践
4.根据系统需求分析,把图22.3中的流程图模块填入图22.4的核心流程图中。
设置网络及物联网服务平台
上传数据到物联网服务平台
K1是否按下
K2是否按下
测量并显示身高
图22.3流程图模块
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二、身高记录仪系统实践
图22.4核心流程图
是
是
否
否
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二、身高记录仪系统实践
开展实践验证
动手实践
1.搭建硬件。在物联实验设备中找出主控板、超声波传感器等硬件,连接硬件。
2.配置物联网服务平台。记录主题名称、主题ID和设备名称、设备ID用户名、密码等信息。
3.编写程序。实时采集身高数据,实现简单的统计功能。
4.调试验证。把程序烧录到主控板中,观察系统运行情况。
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二、身高记录仪系统实践
任务单
1.把MQTT服务器相关信息填入表22.3。
表22.3MQTT服务器相关信息
主题 设备
主题名称 主题ID 设备名称 设备ID 用户名 密码
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二、身高记录仪系统实践
2.采集数据,使用超声波传感器采集学生身高数据并在显示屏显示。
(1)补充程序中缺少的参数,实现采集身高数据的功能。
sonic= ultrasonic( )#连接超声波传感器
H=200 #假设超声波传感器安装高度为200
height=H-sonic. distance( )#测量学生身高
oled. print("身高:"+str( ))#显示当前学生的身高
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二、身高记录仪系统实践
(2)把程序烧录到主控板中,在表22.4中记录数据。
表22.4采集的数据
姓名 性别 身高
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二、身高记录仪系统实践
(3)修改程序,实现学生身高数据的实时显示。
height=H-sonic distance( )
oled. print("身高:"+str( ))
3.把数据传输并存储到物联网服务平台。
(1)完善程序
ki, k2=button( ),button( )#连接按键k1和k2
c="1班”#定义班级变量,把字符串“1班”存储在变量c中#当按健k1按下时,把学生的班级号、性别(男生)和身高数据发送到指定主题
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if k1.status( )==1:
mqttclient. publish(topic=" ",content=c+",男,"+str( ))#当按键k2按下时,把学生的班级号、性别(女生)和身高数据发送到指定主题
if k2.status( )==1
mqttclient. publish(topic=" ",content=c+",女,"+str( ))
二、身高记录仪系统实践
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二、身高记录仪系统实践
(2)把程序烧录到主控板中,检查数据是否传输并存储到MQTT服务器中。
4.分析与处理数据。根据项目情况,选择合适的数据处理工具,对传感器采集的数据进行处理。所选择的数据处理工具是( )。
A、物联网服务平台 B.电子表格软件 C. Python编程工具
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二、身高记录仪系统实践
5按照算法编写程序,模拟实现教师端实时统计及显示多个班级测量情况的功能。
(1)使用两个字典,分别存储已测男生和女生的人数。
f={"1班":0,"2班":0,"3班":0}#用字典f存储各班已测男生人数
m={"1班":0,"2班":0,"3班":0}#用字典m存储各班已测女生人数
(2)实现分别统计男生和女生数量的功能,定义本功能为回调函数。
def receivedfunction( ):
msg=mqttclient.message(topic=" ")#获取主题中的消息
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二、身高记录仪系统实践
msg_list= msg.split(",")#对接收到的消息按逗号分割
# msg_list[0]表示msg中的第1个元素,把 msg_list[0]赋值给变量bj; msg_list[1]表示msg中的第2个元素,把 msg_list[1]赋值给变量xb
bj,xb= msg_list[0], msg_list[1]#如果测量的是男生,则男生已测数量增加1:否则说明测量的是女生,女生已测数量增加1
if xb=="男"：
f[bj]+=1
else:
m[bj]+=1
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二、身高记录仪系统实践
(3)实现教师端显示功能,作为回调函数的一部分。
#第一行显示标题,第二行显示1班测量情况,第三行显示2班测量情况,第四行显示3班测量情况
oled. print"班级 男生 女生\n"
+"1"+str(f["1班"])+""+str(m["1班"])+"\n"
+"2"+str(f["2班"])+""+str(m["2班"])+"\n"
+"3"+str(f["3班"])+""+str(m["3班"])+"\n"
(4)调用回调函数实现功能。
#当主题收到消息时,执行 receivedfunction函数
mqttclient.received(topic=" ", callback=receivedfunction)
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1．按照采集数据、传输与存储数据、分析处理数据、反馈与控制四个环节分析身高记录仪系统的功能需求。
2．用超声波传感器获取身高数据；通过按键控制测量身高并区分男生和女生，是否发送给物联网服务平台；利用主控板将数据实时发送到物联网服务平台，可以实现数据存储及可视化呈现。
3．通过阈值探究，设计算法实现反馈与控制。
课堂总结
下课
Thanks!
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